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化学反应与能量变化
化学反应与能量变化
第1节化学反应的热效应
(1)
【学习目标】
1.了解化学反应中能量变化的实质,理解反应热、放热反应、吸热反应等概念。
2.明确测定反应热的要点,测定反应热的基本原理和方法。
【学习重点】
反应热的概念
【学习难点】
热容与比热容区别
一、课本助读
通常情况下,化学反应中能量的变化主要是__________和__________之间的转化,几乎所有化学反应都伴随着________的释放和吸收。
反应热指_____________________________________________________________。
通常用_______表示。
反应吸热时,表示为__________;反应放热时,则表示为_____________。
二、预习问题设置
反应热通常用___________来测量,其计算公式Q=–C(T1–T2)中,C表示_____________,T1、T2分别表示_______________________________________。
三、预习自测
下列物质加入水中,显著吸热的是()
A.生石灰B.固体NaOHC.无水乙醇D.固体NH4NO3
一、探究问题
1.各取1.0mol·L-1的盐酸100mL,并分别加入100mL1.0mol·L-1的NaOH溶液、KOH溶液,测得的反应热_______(填“相同”或“不同”),原因是______________________________。
在实际操作中往往让酸或碱略过量,这样做的目的是______________________________。
提示:
①条件:
稀溶液。
稀溶液是指溶于大量水的离子。
②反应物:
(强)酸与(强)碱。
中和热不包括离子在水溶液中的生成热、电解质电离的吸热所伴随的热效应。
③生成1mol水,中和反应的实质是H+和OH—化合生成H20,若反应过程中有其他物质生成,这部分反应热也不在中和热内。
④放出的热量:
57.3kJ/mol
2.为保证测定结果的准确性,在测定反应热过程中应注意什么问题
(1)用保温性能好的仪器测量。
(2)混合好后,迅速盖好装置盖子,减少热量的损失。
(3)所用药品浓度的配制须准确。
(4)记录最高温度。
3.下列说法正确的是()
A.物质发生反应时放出的热量来源于对反应的加热
B.化学反应除了生成新物质外,还发生能量变化。
C.化学反应中放出的热才是反应热
D.需要加热方能发生的反应一定是吸热反应
一、课堂检测
1.下列反应既属于氧化还原反应,又是吸热反应的是()
A.铝片与稀盐酸反应B.灼热的碳与CO2反应
C.Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应D.甲烷在氧气中的燃烧反应
2.反应热的定义:
3.反应热的意义:
4.反应热的符号:
QQ>0
Q<0
5.获得Q值的方法:
(1)
(2)
1.下列对化学
反应的认识错误的是()
A.会引起化学键的变化B.会产生新的物质
C.必然引起物质状态的变化D.必然伴随着能量的变化
2.关于中和热测定实验的下列说法不正确的是()
A.烧杯间填满碎泡沫塑料是减少实验过程中的热量损失
B.使用环形玻璃棒既可以搅拌又避免损坏温度计
C.向盛装酸的烧杯中加碱时要小心缓慢
D.测定酸后的温度计要用蒸馏水清洗干燥后再测碱的温度
3.50ml0.50mol·L-1盐酸与50mL0.55mol·L-1NaOH溶液在如下图所
示的装置中进行中和反应。
通过测定反应过程中放出的热量可
计算中和热。
回答下列问题:
(1)从实验装置上看,图中尚缺少的一种玻璃仪器是。
(2)烧杯间填满碎纸条的作用是。
(3)若大烧杯上不盖硬纸板,求得的反应热数值
(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
(4)实验中改用60mL0.50mol·L-1盐酸跟50mL0.55mol·L-1NaOH溶液进行反应,与上
述实验相比,所放出的热量(填“相等”或“不相等”),简述理由:
。
(5)用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验,测得放出的热量数值会;用50mL0.50mol/LNaOH溶液进行上述验,测得放出的热量数值可能会(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
4.在做中和热实验测定中和热时,应使用的仪器正确组合是()
①天平;②量筒;③烧杯;④滴定管;⑤温度计;⑥试管;⑦酒精灯。
A.①②④⑤B.②③⑤C.②③④⑦D.全部
5.下列关于能量的变化及反应热的说法中正确的是( )
A.任何化学反应都有反应热
B.某些化学键断裂时吸收能量,某些化学键断裂则放出能量
C.形成新化学键不一定放出能量
D.有热量变化的反应一定有化学键的断裂与形成
6.在一个小烧杯里,加入20gBa(OH)2·8H2O粉末,将小烧杯放在事先已滴有3~4滴水的玻璃片上。
然后加入10gNH4Cl晶体,并立即用玻璃棒搅拌。
⑴实验中玻璃棒的作用是。
⑵实验中观察到的现象有、和反应混合物成糊状。
⑶通过现象,说明该反应属于热反应。
这是由于反应物总能量(填“大于”、“小于”或“等于”)生成物总能量。
⑷写出有关的化学方程式。
课题:
第1章化学反应与能量变化
第1节化学反应的热效应
(2)
【学习目标】
1.能从能量的角度说明“焓”及“焓变”的意义,能熟练书写热化学方程式。
2.能用热化学方程式表示化学能与热能的的相互转化关系,理解热化学反应方程式的意义。
【学习重点】
焓变概念的含义、热化学方程式的正确书写及其意义
【学习难点】
热化学方程式的正确书写及其意义
一、课本助读
焓和焓变:
1.焓(H):
【注意】①焓是一个物理量;②焓是物质固有的性质,与密度相似
2.焓变(△H):
(1)单位:
(2)表达式:
△H<0或“—”反应
△H>0或“+”反应
(3)从能量角度分析焓变与吸热反应、放热反应的关系:
吸热反应:
△H>0,产物的焓反应物的焓
放热反应:
△H<0,产物的焓反应物的焓
二、预习问题设置
对于等压条件下的化学反应,若只存在化学能与热能之间的相互转化,则该反应的反应热焓变,表示为:
(Qp为等压反应热)
三、预习自测
热化学方程式
1.定义:
2.含义:
【举例】H2(g)+
O2(g)=H2O(l)△H(298K)=-285.8kJ•mol—1的意义:
一、探究问题
1.△H的单位中mol—1的含义是什么?
2.观察下面三个热化学方程式:
①H2(g)+
O2(g)=H2O(g)△H(298K)=—241.8kJ•mol—1
②H2(g)+
O2(g)=H2O(l)△H(298K)=—285.8kJ•mol—1
③2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H(298K)=—571.6kJ•mol—1
试回答:
为什么①中的△H的值要比②中的△H值要大?
③中的△H的值为什么是②中的△H值的2倍?
3.298K,101kPa时,合成氨反应的热化学方程式N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)
△H=-92.38kJ/mol。
在该温度下,取1molN2(g)和3molH2(g)放在一密闭容器中
在催化剂存在进行反应,测得反应放出的热量总是少于92.38kJ,其原因是什么?
二、课堂检测
写出下列反应的热化学方程式:
(1)1molC2H5OH(l)与适量O2(g)反应,生成CO2(g)和H2O(l),放出1366.8kJ热量。
。
(2)18g葡萄糖与适量O2(g)反应,生成CO2(g)和H2O(l),放出280.4kJ热量。
。
1.下列各项与反应热的大小无关的是()
A.反应物的状态B.生成物的状态
C.反应物的多少D.表示反应热的单位
2.已知在101KPa,298K条件下,2mol氢气燃烧生成水蒸气放出484kJ热量,下列热化学方程式正确的是()
A.H2O(g)=H2(g)+1/2O2;△H(298K)=-242kJ·mol-1
B.H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l);△H(298K)=+484kJ·mol-1
C.H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g);△H(298K)=-242kJ·mol-1
D.H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g);△H(298K)=-484kJ
3.已知25℃、101kPa下,石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为
C(石墨)+O2(g)=CO2(g)△H=–393.51kJ·mol1
C(金刚石)+O2(g)=CO2(g)△H=–395.41kJ·mol1
据此判断,下列说法中正确的是
A.由石墨制备金刚石是吸热反应;等质量时,石墨的能量比金刚石的低
B.由石墨制备金刚石是吸热反应;等质量时,石墨的能量比金刚石的高
C.由石墨制备金刚石是放热反应;等质量时,石墨的能量比金刚石的低
D.由石墨制备金刚石是放热反应;等质量时,石墨的能量比金刚石的高
4.已知在25℃,101kPa下,lgC8H18(辛烷)燃烧生成二氧化碳和液态水时放出48.40kJ热量。
表示上述反应的热化学方程式正确的是()
A.C8H18
(1)+22.5O2(g)=8CO2(g)+9H2O(g)△H=–48.40kJ·mol-1
B.C8H18
(1)+22.5O2(g)=8CO2(g)+9H2O
(1)△H=–5518kJ·mol-1
C.C8H18
(1)+22.5O2(g)=8CO2(g)+9H2O
(1)△H=+5518kJ·mol-1
D.C8H18
(1)+22.5O2(g)=8CO2(g)+9H2O
(1)△H=–48.40kJ·mol-1
5.将盛有NH4HCO3粉末的小烧杯放入盛有少量醋酸的大烧杯中。
然后向小烧杯中加入盐酸,反应剧烈,醋酸逐渐凝固。
由此可见( )
A.NH4HCO3和盐酸的反应是放热反应
B.该反应中,热能转化为产物内部的能量
C.反应物的总能量高于生成物的总能量
D.反应的化学方程式为NH4HCO3+HCl===NH4Cl+CO↑+H2O
6.(14分)红磷P(s)和Cl2(g)发生反应生成PCl3(g)和PCl5(g)。
反应过程和能量关系如图所示:
(图中的ΔH表示生成1mol产物的数据)。
(1)P和Cl2反应生成PCl3的热化学方程式是____________________________。
(2)PCl5分解成PCl3和Cl2的热化学方程式是__________
_______________。
(3)P和Cl2分两步反应生成1molPCl5的ΔH3=__________,P和Cl2一步反应生成1molPCl5的ΔH4_
______________ΔH3(填“大于”“小于”或“等于”)。
(4)PCl5与足量水充分反应,最终生成两种酸,其化学方程式是______________。
课题:
第1章化学反应与能量变化
第1节化学反应的热效应(3)
【学习目标】
1.理解盖斯定律的意义
2.能利用盖斯定律和热化学方程式进行有关焓变的简单计算。
【学习重点】
利用盖斯定律进行化学反应焓变的计算
【学习难点】
利用盖斯定律进行化学反应焓变的计算技巧。
一、预习自测
1.已知S(g)+O2(g)=SO2(g)ΔH=-Q1kJ/mol
S(s)+O2(g)=SO2(g)ΔH=-Q2kJ/mol
C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH=-Q3kJ/mol
C(s)+1/2O2(g)=CO(g)ΔH=-Q4kJ/mol
则Q1_______Q2Q3_______Q4(两个空均填“大于”或“小于”或“等于”)。
2.已知充分燃烧ag乙炔(C2H2)气体时生成二氧化碳气体1mol和液体水,并放出bkJ的热量,试写出该反应的热化学方程式。
二、探究问题
问题的提出:
对于反应:
C(s)+1/2O2(g)=CO(g),ΔH=?
ΔH能否通过实验确定?
实际上C生成CO在实验中很难控制,因此无法测定此反应的ΔH,那又怎么确定呢?
盖斯定律帮助我们解决了这个问题。
1.盖斯定律的内容是:
2.盖斯定律的特点:
⑴化学反应的反应热(或焓变)只与体系的______态和_______态有关,而与反应的_______无关。
⑵变化不论是一步完成还是分几步完成,只要始、终态相同,则焓变总值相同。
例如下图表示始态到终态的焓变。
始态终态则:
ΔH=_____________=____________
3.盖斯定律在生产和科学研究中有很重要的意义。
有些反应的反应热虽然无法直接测得,但可通过间接的方法测定。
现根据下列3个热化学反应方程式:
Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)△H=―24.8kJ/mol
3Fe2O3(s)+CO(g)==2Fe3O4(s)+CO2(g)△H=―47.2kJ/mol
Fe3O4(s)+CO(g)==3FeO(s)+CO2(g)△H=+640.5kJ/mol
写出CO气体还原FeO固体得到Fe固体和CO2气体的热化学反应方程式:
___________________
4.化学反应可视为旧键的断裂和新键形成的过程,化学键的键能是形成(或拆开)1mol化学键时释放(或吸收)出的能量。
已知白磷和P4O6的分子结构如右图所示,现提供以下化学键的键能(KJ·mol–1)P–P:
198P–O:
360O–O:
498则反应P4(白磷)+3O2→P4O6的反应热△H为()
A.+1638KJ·mol–1B.–1638KJ·mol–1C.+126KJ·mol–1D.–126KJ·mol–1
检测案
1.下列说法正确的是()
A.物质发生化学变化都伴随着能量变化
B.任何反应中的能量变化都表现为热量变化
C.伴有能量变化的物质变化都是化学变化
D.即使没有物质的变化,也可能有能量的变化
2.下列各组热化学方程式中,△H1>△H2的是()
①C(s)+O2(g)===CO2(g)△H1C(s)+
O2(g)===CO(g)△H2
②S(s)+O2(g)===SO2(g)△H1S(g)+O2(g)===SO2(g)△H2
③H2(g)+
O2(g)===H2O(l)△H12H2(g)+O2(g)===2H2O(l)△H2
④CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g)△H1CaO(s)+H2O(l)===Ca(OH)2(s)△H2
A.①B.④C.②③④D.①②③
3.已知H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)△H=―184.6kJ·mol-1,则反应HCl(g)=1/2H2(g)+1/2Cl2(g)的△H为()
A.+184.6kJ·mol-1B.―92.3kJ·mol-1C.―369.2kJ·mol-1D.+92.3kJ·mol-1
4.下列反应中生成物总能量高于反应物总能量的是()
A.碳酸钙受热分解B.乙醇燃烧
C.铝粉与氧化铁粉末反D.氧化钙溶于水
5.完全燃烧一定质量的无水乙醇,放出的热量为Q,为完全吸收生成的CO2,并使之生成正盐Na2CO3,消耗掉0.8mol/LNaOH溶液500mL,则燃烧1mol酒精放出的热量是()
A.0.2QB.0.1QC.5QD.10Q
6.已知:
①1molH2分子中化学键断裂时需要吸收436kJ
的能量
②1molCl2分子中化学键断裂时需要吸收243kJ的能量
③由氢原子和氯原子形成1mol氯化氢分子时释放431kJ的能量
下列叙述正
确的是()
A.氢气和氯气反应生成氯化氢气体的热化学方程式是H2(g)+Cl2(g)====
2HCl(g)
B.氢气和氯气反应生成2mol氯化氢气体,反应的ΔH=183kJ·mol
-1
C.氢气和氯气反应生成2mol氯化氢气体,反应的ΔH=-183kJ·mol-1
D.氢气和氯气反应生成1mol氯化氢气体,反应的ΔH=-183kJ·mol-1
7.火箭推进器中盛有强还原剂液态肼(N2H4)和强氧化剂液态双氧水。
当把0.4mol液态肼和0.8molH2O2混合反应,生成氮气和水蒸气,放出256.7kJ的热量(相当于25℃、101kPa下测得的热量)。
(1)反应的热化学方程式为。
(2)又已知H2O(l)=H2O(g)ΔH=+44kJ/mol。
则16g液态肼与液态双氧水反应生成液态水时放出的热量是kJ。
(3)此反应用于火箭推进,除释放大量热和快速产生大量气体外,还有一个很大的优点是。
8.已知:
①NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)ΔH1=-176kJ/mol
②NH3(g)+H2O(l)=NH3·H2O(aq)ΔH2=-35.1kJ/mol
③HCl(g)=HCl(ag)ΔH3=-72.3kJ/mol
④NH3·H2O(aq)+HCl(ag)=NH4Cl(aq)+H2O(l)ΔH4=-52.3kJ/mol
⑤NH4Cl(s)=NH4Cl(aq)ΔH
求⑤中的ΔH?
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